用數字化制造、系統集成和定制化服務，真正推動我國制造業技術進步——訪中國工程院院士、上海交通大學教授阮雪榆

本刊記者/Reporter 梁玉/LIANG Yu

4月的上海已經時常細雨紛飛，上海交通大學（以下簡稱上海交大）的校園也因春雨的到來而倍加溫潤翠綠。在上海交大教授、博士生導師陳軍的引領下，筆者見到了中國工程院院士、上海交通大學教授阮雪榆。采訪前的些許忐忑在與阮院士見面后即煙消云散，近80高齡的阮院士親切睿智，學者氣息甚濃。并且在采訪的過程中，他始終把同時接受采訪的陳軍教授及周雄輝教授兩位高徒放在重要的位置，其愛護后輩之心時時可見。

阮雪榆院士是我國冷擠壓理論與技術的開拓者，曾成功地研究出黑色金屬冷擠壓技術，并因首創冷擠壓許用變形程度理論而名揚國際。他撰寫的《冷擠壓技術》等4部專著，對我國冷擠壓技術的發展及體系構建做出了重大貢獻。此后，阮院士在國內率先將CAD/CAM、數值模擬技術和人工智能技術的研究、開發與應用引入到塑性加工和模具制造領域。1983年，在上級單位的支持下建立上海模具技術研究所，并在此基礎上于1994年成立模具CAD國家工程研究中心。阮院士帶領的科研隊伍以模具為切入點，在先進制造技術領域完成了多項切實有效的工作，其技術成果涉及機械、電子、汽車、航空航天、船舶及醫療等眾多行業。

目前，阮雪榆院士帶領的團隊主要進行模具及數字化制造（不限于模具）這兩方面的研究，因此，我們的話題也更多地落在了包含模具設計制造在內的數字化制造領域。阮院士認為，從廣義上講，數字化是信息化的一部分，但是嚴格來講，數字化和信息化是有不同的。信息化是外延，而數字化是工具、是方法。信息化并沒有創造產品，真正要設計出產品則需要數字化技術。

定制服務打造高端市場

長期以來，我國的模具行業都處于低端混戰、高端失守的局面，尤其是基礎型通用軟件平臺都被國外產品壟斷。據陳軍教授和周雄輝教授介紹，模具CAD國家工程研究中心也開發過模具CAD/CAM平臺等底層的平臺，目前有些行業也在使用。但是在處理特殊功能和復雜問題及穩定性上，國內軟件尚不盡如人意。而且即便很多企業高價購買了各種知名的商業化軟件，可是對其應用不夠充分，進一步提高設計效率的潛力很大，尤其是如果想進行專門領域的功能開發與應用。

面對這種實際情況，阮院士則清醒地走了另外一條道路：不再主推自行開發的軟件平臺，而是利用成熟的商業化軟件平臺為客戶做個性化開發，也就是定制化服務，完成客戶需要的高級功能。這種定制化開發形式靈活、內容多樣，在技術提供方強有力的技術能力支撐下，可以為客戶，尤其是高端客戶提供更好的服務，甚至可把生產效率提高數十倍。對于能夠通用化的技術可以做成通用功能模塊，對于客戶的特別需求則可以通過定制模塊及數據庫的集成達到要求。

阮院士指出，這是數字化制造的發展趨勢，尤其是我國可以通過這種揚長避短的方式沖擊高端市場，做精做強。他們一方面潛心進行新的理論研究，同時又積極與企業合作將研究結果商品化，利用知識工程技術在通用平臺上進行應用，解決實際生產問題。

數字化制造的系統集成成為發展主流

定制化需求的背后自然是客戶的更高要求，尤其是希望能得到“一條龍”的全套、優質服務。因此，為客戶提供數字化集成的整體解決方案將成為軟件技術服務商今后的重要工作，阮院士及其眾弟子則領先一步邁上了這條數字化集成的道路。

陳軍教授說，如果知識產權保護做得好，當然可以做一些類似機械中的標準件之類的標準化產品，但是面對高端、復雜的產品，單一的軟件就難以提供這樣的功能。對于高端企業希望進一步提高各方面能力的需求，則要求設計、仿真、制造等很多過程一體化，軟件的現有功能更是難以企及這個高度。因此，集成化制造與定制化服務一樣，也將成為未來數字化制造的主流。阮院士說，系統集成的概念在高技術中是不可缺少的。集成的概念就是通過基礎的平臺，把各項技術高度融合在一起，這個技術集成鏈條則是以高質、高效作為目標。采訪中，阮院士一再強調，不要拘泥于完全自主知識產權，真正的自主知識產權的含義并不是說所有的原材料都必須是自己做的。他還舉了一個形象的例子：某飯店的蠔油牛肉做得好吃，但是不必要求這頭牛也是飯店養的，牛吃的草也是飯店種的。把各項成熟的產品或技術合理地集成在一起，并運用自身的優秀技能最大限度地用好這些產品或技術，使之發揮最大的功效才是企業所追求的目標。好材料不一定能造出好劍，有干將、莫邪的本事才能鍛造出絕世寶劍。如何更好地完成數字化集成，將成為數字化技術提供商必要的工作內容。

多管齊下促進技術發展

為了更好地為客戶提供定制化服務，并提供優秀的集成化解決方案，阮院士的團隊通過不懈的努力，如今手中已擁有多項重要技術，阮院士認為這些技術也將是數字化制造技術的支撐性技術，不可或缺。

(1)阮院士認為，可視化的圖形是要有功能的圖形，即將可視化與其他技術相結合，例如數字風洞。

(2)高效率設計。其中的內容首先是數據輕量化。談到數據輕量化技術時，阮院士特意把裝裱在辦公室墻上的一封感謝信取下來拿給筆者看。這是平田機工株式會社董事副總經理平田雄一郎2010年發來的感謝信，由于阮院士團隊的數據輕量化技術，使這家日本企業的同樣工作在不改變所用軟件的情況下，工作時間從原來的2～3天縮短到1小時，并且此項技術還可以應用到其他設備設計上，使這家日本企業未來也能得到更多的收益。而這個項目在日本國內卻是多年沒有完成的課題，因此感謝信中把阮院士團隊的工作稱為“劃時代的自動設計”。同時，阮院士也一再強調數據輕量化是周雄輝教授的拿手之作。

高效率設計的另一個方法是智能設計。智能設計就是把企業現有的知識做到軟件中去，以此實現知識的傳承與共享，并在未來的實踐中衍生出新知識。對于智能設計的應用，阮院士也不無自豪地舉了一個例子：陳軍教授把數年前在國外學習掌握的知識工程方法帶回國內，并曾在為國內某企業的定制式軟件開發中加以應用，將過去需要一個多星期的設計時間縮短為40分鐘。阮院士說，高效率設計的效果十分顯著。

(3)產品性能預測。阮院士說，產品性能預測是需要重點推廣的一項技術，對于某種產品設計，不應該做好之后發現毛病再改，而是要在產品設計階段就通過各種手段做性能預測，尤其是數字化產品性能預測，則可以極大地降低試驗成本、縮短試驗周期。目前，產品性能預測在國內的軟件中涉及很少，因此對這項技術的理解尚不夠深入。對此，陳軍教授指出，要想使產品預測試驗結果準確，必須達到如下4個要求：首先軟件要選對，軟件選得不合理，計算結果肯定不可靠。其次，數值仿真時要輸入合適的力學性能參數，基礎的力學性能參數和邊界條件必須要依靠基礎試驗才能得到，才能用于檢驗復雜工況的物理實驗，絕不能照搬書本。第三，材料模型和計算方法要選對。第四，很多不具有物理意義的純仿真計算參數的設置要準確。這4個方面都要非常準確、合理，才能得到正確的結果，正確合理應用軟件方能事半功倍。

(4)產品設計優化，也就是找到最好的設計方案。阮院士說，如果產品批量小就是可靠性設計；產量大的，就是穩健設計，六西格瑪就是衡量標準。

(5)數據格式轉換。阮院士介紹說，長期以來，多種軟件格式的轉換都是難題，尤其是包含了各類制造精度要求和裝配信息的數據，在轉換的過程中經常會發生數據丟失，如果是海量數據或是復雜產品數據丟失則是非常麻煩的。因此，數據格式轉換工作的良好效果為我國數字化制造提供了一個強大的工具。

目光遠大走國際化道路

我國數字化制造的技術水平總體來說與國外先進技術有不小的差距，筆者也試圖從阮院士這里得到行之有效的解決方案。阮院士說，在承認國外技術水平總體先進的基礎上，一定要明確不是每個國外企業都是先進的。國內也有眾多的優秀人才，例如模具CAD國家工程研究中心就擁有多位來自不同學科的高技術人才，利用多學科優勢，把材料工程、圖形學、力學等技術結合起來，齊心協力就可以完成外國人不能完成的設計。

中：阮雪榆院士；右：陳軍教授；左：周雄輝教授

與此同時，注重國際化合作也是阮院士多年來的工作思路之一。他曾在國內率先提出了與國際合作的新模式—共建聯合研究室，既能解決企業的實際問題，也能學習到國外的最新技術。阮院士先后建立了30多家聯合研究室和應用中心，如福特C3P聯合研究室、瑞士FEINTOOL聯合研究室和美國TAKATA聯合研究室等，并得到聯合國教科文組織的資助，成立了“冷鍛技術教席”。在阮院士這種開放式的思路指導下，模具CAD國家工程研究中心也得到了國際學術界和工業界的高度評價。

采訪的最后，阮院士語重心長地說，年輕的科技工作者一定要記住：要做國家需要的東西。中國需要的是實實在在的技術進步，我們要做的就是高質量的設計與服務，如果單純地追求數量而沒有了質量，那么結果等于零。

翻看著阮院士多年前撰寫的《冷擠壓技術》一書，筆者心里感觸頗深，正是有了阮院士這樣全身心投入到科研工作中的老一輩科學家，我國的制造行業才有了今天的長足進步，也真心希望國內各科研機構和企業能從阮院士的經驗中得到啟示，共同推進我國制造業的發展。

前行路上，有你有我。